二维离子晶体中 Dicke 模型的量子模拟：混沌、量子热化zent 与复现

远离平衡的量子多体系统可表现出混沌、纠缠和非经典关联，但在大型封闭量子系统中直接观测这些现象仍具有挑战性。本文在约 100 个被捕获离子的二维晶体中实现了 Dicke 模型——这是一个描述光-物质相互作用的基本模型。离子的内部态通过光学旋光相关力耦合到中心质量振动模态，从而实现超越均值场和少数体极限的全纯多体动力学。在可积范中，当声子可准辛消除时，我们观察到铁磁- paramagnetic 自旋相之间的动力学相变。相比之下，当自旋与声子强耦合时，我们观察到非可积混沌动力学的明确特征，包括 erratic 相空间轨迹以及由一个体 Renyi 熵量化的激发和纠缠的指数增长。通过从近可积范中不稳定固定点处的 quench，量子噪声可产生相关的自旋-声子激发。我们的数值计算与实验结果一致，揭示了两种模式的自旋-声子 squeeze 的生成，低于标准量子极限 2.6 dB（相对于初始热态为 4.6 dB），随后出现广义真空 Rabi 衰减与复现。我们的结果表明，大型离子晶体可作为非平衡光-物质动力学的可扩展类比量子模拟器，为研究封闭多体系统中的信息混乱和纠缠提供受控平台。